26 BAB III PEMBAHASAN
3.1. Tinjauan Umum Alat
Perancangan Keamanan Pintu Otomatis Menggunakan Sensor RFID merupakan alat yang berfungsi sebagai akses khusus keluar masuk pintu ruangan dengan menggunakan alat RFID. Menggunakan reader MFRC522 sebagai alat pembaca ID, Magnetic doorlock sebagai alat pengunci dan Arduino uno r3 sebagai media pemogramannya.
Cara kerja alat ini yaitu pertama Reader MFRC522 akan membaca ID pada tag atau media RFID yang didekatkan, Selanjutnya informasi dari rader akan diteruskan ke papan board arduino, Disana informasi tersebut akan diolah dan disesuaikan dengan logika yang sebelumnya sudah diprogramkan didalam board arduino. Proses tersebut akan menentukan apakah pintu bisa terbuka atau tidak.
Setelah arduino selesai memproses data tersebut maka dilanjutkan kebagian output untuk menghasilkan keluarannya,dibagian output antara lain modul relay yang akan menswitch on atau off sehingga magnetic doorlock menjadi terbuka atau terkunci. Dan bagian output lainnya yaitu buzzer dan LED digunakan sebagai indikator suara dan nyala lampu disesuaikan dengan informasi yang diberikan oleh program arduino tersebut.
3.2. Blok Rangkaian Alat
Sumber : Hasil Penelitian Gambar III.1. Blok Rangkaian Alat
Gambar Blok rangkaian alat dari keamanan pintu otomatis menggunakan sensor RFID diatas menjelaskan bagian-bagian dari rangkaian yang disusun menjadi suatu sistem pengendali alat dengan menggunakan Arduino Uno sebagai pusat pengendali utamanya. Dari blok pada gambar diatas terdiri dari beberapa bagian diantara adalah:
1. Input
Komponen input yang terdapat pada rangkaian ini adalah sebagai berikut: a. Catu daya merupaka alat yang dapat menghasilkan dan menjadi
sumber tegangan. Disini catu daya yang digunakan mengeluarakan
b. sumber tegangan ini akan dimanfaatkan untuk menghidupkan mikrokontroler arduino dan magnetic doorlock yang diswitch oleh sebuah relay.
c. RFID Tag Berfungsi sebagai input untuk sistem yang berupa media terbaca. dimana media terbacanya berupa ID atau chip identitas. dan setiap tag RFID ini memiliki ID unik masing masing. didalam alat ini RFID Tag ini dipakai buat akses keluar masuk pintu.
d. RFID Reader MFRC522 berfungsi sebagai alat pembaca dari RFID Tag. hasil pembacaan disimpan pada media penyimpanan yang berupa IC pada RFID reader sebelum diteruskan ke Arduino Uno.
2. Proses
Proses merupakan langkah utama yang berfungsi sebagai pengelola data yang diterima dan kemudian akan dijadikan sebagai output. Dalam proses ini penulis menggunakan Arduino dengan mikrokontroler Atmega 328p.
3. Output
Output merupakan keluaran dari proses. output pada rangkaian ini adalah sebagai berikut:
a. LED dan Buzzer adalah berfungsi sebagai hasil keluaran yang berupa cahaya dan suara.
Buzzer disini hasil outputnya terbagi menjadi 2 bagian, yaitu output suara ketika RFID Tag yang dibaca sudah terdaftar di sistem dan output suara ketika RFID Tag yang dibaca belum terdaftar di sistem.
b. Modul Relay berfungsi sebagai men-switch tegangan 12 Volt kepada magnetic doorlock.
c. Magnetic Doorlock berfungsi sebagai alat pengunci pintu,dimana apabila ada aliran listrik yang masuk maka magnetic akan merekat dengan kuat pada media pintu, tapi apabila tidak ada aliran listrik yang masuk maka magnetic tidak akan merekat pada media pintu.
3.3. Skema Rangkaian
Dalam pembuatan alat ini penulis akan memberikan skema rangkaian dari alat-alat yang digunakan, adapun alat tersebut diantaranya arduino uno r3, cetu daya, reader MFRC522, modul relay dan Button. 3.3.1. Skema Rangkaian Arduino Uno R3
Sumber:https://electrosome.com/wp-content/uploads/2014/07/Arduino-Uno-R3-Schematic-Diagram.jpg
Gambar III.2. Skema Rangkaian Arduino Uno R3
Rangkaian diatas adalah rangkaian dari arduino uno r3 yang nantinya bertugas mengontrol sistem kerja dari perangkat input dan output. Dilengkapi dengan mikrokontroler ATMega328P sebagai pusat pemograman
data, arduino uno r3 sebagai salah satu pilihan terbaik pada saat ini dalam proyek pembuatan alat otomatis.
Pada sistem rangkaian ini terdapat mikrokontroler ATMega 16U2 yang berfungsi sebagai usb to serial, ATMega 16U2 juga berfungsi sebagai downloader pada rangkaian arduino yang akan dihubungkan melalui komputer menggunakan software Arduino IDE. Pada rangkaian ini terdapat polyfuse 500mA pada Pin 1 USB terhubung ke Pin 31 UVCC IC ATMega 16U2 yang bertugas melindungi port usb komputer dari korsleting atau arus berlebih.
Pin 4 USB terhubung ke Pin 28 ATMega 16U2 untuk dijadikan ground. Pin 2 USB D- terhubung ke Pin 30 ATMega 16U2 dan Pin 3 USB D+ terhubung ke Pin 29 ATMega 16U2 bertugas sebagai USB Connections Subsystem. Selanjutnya pada Arduino terdapat ICSP (In Circuit Serial Programming) yang terdapat antara Pin 13 ATMega 16U2 menuju Pin 17 (MOSI), Pin 18 (MISO), Pin 19 (SCK). Pada bagian ini berfungsi untuk memprogram ATMega 328P, media transfer data antara ATMega 16U2 dan ATMega 328P atau sebaliknya.
Pada Pin 1 terhubung Pin 2 ATMega 16U2 dan Pin 9 terhubung Pin 10 ATMega 328P terdapat rangkaian oscillator berupa XTAL 1 dan XTAL 2 bernilai 16 MHz kapasitor 22pf dan resistor 1M. Rangkaian ini menghasilkan clock speed sebesar 16MHz digunakan untuk pemrograman arduino. Terdapat auto reset yang berada pada Pin 13 ATMega 16U2 dengan Pin 1 (Reset) ATMega 328P melalui kapasitor 100nF, auto reset ini
bertugas mereset mikrokontroler sebelum mengupload program dengan diberi nila low dikendalikan oleh software pada komputer yang terkoneksi.
Table III.1.
Penggunaan Port Pada Arduino Uno R3 Port arduino Penggunaan port
3.3v Input tegangan Reader MFRC522
5v Input tegangan suplay modul relay
GND Input Ground
2 Output sinyal yang diteruskan ke Buzzer
3 Output sinyal yang diterukan ke input modul relay
4 Output sinyal yang diteruskan ke LED hijau
5 Output sinyal yang diteruskan ke LED Merah
9 Terhubung ke RST pada Reader MFRC522
10 Terhubung ke SDA pada Reader MFRC522
11 Terhubung Ke Mosi pada Rader MFRC522
12 Terhubung ke Miso pada reader MFRC522
3.3.2. Skema Rangkaian Catu Daya
Sumber:Hasil Penelitian
Gambar III.3. Skema Rangkaian Catu Daya
Pada rangkaian diatas Trafo berfungsi untuk menurunkan tegangan AC 220V (arus bolak balik) ke 15V AC, lalu melewati diode bride merubah dari tegangan 15V AC menjadi tegangan 15V DC. Selanjutnya tegangan 15V DC melewati Elco 1000UF/25V disana tegangan disimpan sementara lalu dikeluarkan lagi dan diteruskan ke kapasitor mylar untuk difilter. Terakhir melewati IC regulator 7812 nanti output dari IC tersebut mengeluarkan tegangan 12V DC.
Catu daya dibuat menggunkan Trafo Step Down CT, diode bridge, kapasitor Elco, kapasitor mylar, IC regulator 7812. Dalam catu daya ini menghasilkan output tegangan sebesar 12V DC.
3.3.3. Skema Rangkaian Reader MFRC522
Sumber:https://easyeda.com/gerrychen/RFID_MFRC522-lHBSasmEW
Gambar III.4. Skema Rangkaian Reader MFRC522
Dari skematik diatas dijelaskan Reader MFRC522 membutuhkan tegangan 3.3v yang bisa didapat dari arduino langsung.dan untuk berkomunikasi dengan arduino, reader ini menggunakan port SPI sebagai alat komunikasinya, dimana port SPI yang dimaksud memiliki 3 jalur kabel yaitu MISO (Master in slave out) digunakan untuk menerima data masukan, MOSI (Master out slave in) jalur downloader mengirim data IC Mikrokontroller, Selanjutnya yaitu SCK (Serial Clock) dimana dalam proses pengriman data diperlukan sinkronisasi yaitu dengan memanfaatkan jalur SCK, Karena data dari MISO dan MOSI dianggap
valid jika SCK dalam keadaan tinggi. pada arduino uno r3 yang digunakan dialat ini Pin MOSI berada di pin 11, MISO di pin 12 dan SCK ada di pin 13.
3.3.4. Skema Modul Relay
Sumber:Hasil Penelitian
Gambar: III.5. Skema Rangkaian Modul Relay
Rangkaian ini digunakan untuk menghubungkan adaptor sebagai sumber tegangan pada magnetic doorlock yang menggunakan relay DC SPDT (Single Pole Double Throw) dengan tengan coil +5v. Pada rangkaian ini relay 1 akan mendapatkan input sinyal 0 atau 1 dari pin 3 arduino, nilai input low atau 0 (-5v) itu yang nanti akan memicu kumparan pada relay melalui resistor 2k2 kemudian dikuatkan arusnya melalui transistor 9013. Lalu terhubung pada kumparan relay, pada kumparan relay diberi diode in4001 untuk pembatas tegangan. Hal tersebut menyebabkan kumparan relay bekerja dan mengubah posisi switch ke NO (normal open) untuk memutus arus sehingga magnetic doorlock pintu bisa terbuka.
3.3.5. Skema Button
Sumber: Hasil Penelitian Gambar: III.6 Skema Button
Pada rangkaian Button ini fungsinya hanya untuk memutus arus langsung dari relay. Dalam prosesnya button ini hanya terhubung dengan relay,tidak ada perintah atau proses didalam arduino. Jadi ketika button pada posisi SW1 atau tidak ditekan maka relay dalam kondisi NC (normal close) sehingga arus masih terhubung.Tetapi apabila button pada posisi SW2 atau ditekan maka relay menjadi kondisi NO (normal open) sehingga arus terputus.
3.4. Cara Kerja Alat
Dalam pembahasan cara kerja alat disini akan dijelaskan beberapa tahapan-tahapan diantaranya yaitu :
1. Rangkaian Adaptor
Ketika catu daya diberikan tegangan 220V ac maka rangkaian adapator akan aktif dan akan memberikan suplay tegangan kesemua rangkaian yang sudah disesuaikan kebutuhan tegangannya.
2. RFID Tag
RFID Tag digunakan sebagai alat input ke reader RFID. Tiap Tag RFID memiliki nomer ID yang Unik atau berbeda-beda untuk menetukan kepemilikan tag RFID ini atau sebagai pemegang akses keluar masuk pintu . 3. Reader MFRC522
Pada rangkaian ini, Reader MFRC522 digunakan sebagai alat pendeteksi objek ID tag RFID , dimana RFID reader ini akan membaca apakah ID tag ini terdaftar atau tidak. proses selanjutnya RFID reader ini akan menghubungkan pada Arduino Uno untuk proses input data masukan.
4. Arduino Uno R3
Dalam pembuatan rangkaian keamanan pintu ini , Penulis menggunakan modul Arduino Uno R3. dalam prosesnya arduino bertugas sebagai pengendali utama dari proses kerja alat ini. Arduino ini akan menganalisa hasil inputan dari RFID reader MFRC522 dan kemudian memprosesnya menjadi sebuah output. Didalam memproses haril inputan arduino Uno ini akan mengolah data tersebut apakah ID Tag tersebut sudah terdaftar atau belum.apabila ID yang diproses adalah ID yang terdaftar maka akan diteruskan kepada LED dan buzzer dengan indikasi nyala lampu led berwarna hijau dan buzzer berbunyi sekali, Kemudian dilanjutkan menuju
relay untuk menswitch tegangan dari posisi NC(normally close) menjadi posisi NO(normally open) sehingga Magnetic doorlock terbuka.
Tetapi sebaliknya apabila dalam prosesnya ternyata ID tag tersebut belum terdaftar maka arduino Uno ini akan menghubungkan ke buzzer dengan bunyi beberapa kali dan lampu Led menyala merah, Menandakan bahwa ID tidak terdaftar.
5. Modul Relay
Modul relay ini bekerja setelah mendapatkan input sinyal melalui port 3 arduino, sinyal berupa 0 atau 1 tersebut dimanfaatkan untuk memicu kumparan pada relay sehingga relay dapat men-switch output relay dari keadaan NC (normal close) menjadi NO (normal open) yang nanti dimanfaatkan untuk membuka magnetic doorlock. Modul relay tersebut juga membutuhkan tegangan +5V DC sebagai tegangan kerjanya.
6. Button
Button disini digunakan untuk memutus arus sementara. dihubungkan di modul relay di pin IN2.cara kerjanya ketika button ditekan maka IN2 akan mendapatkan GND sehingga relay akan memutus arus pada magnetic doorlock. Kemudian doorlock menjadi kondisi OFF dan pintu bisa terbuka.
3.5. Flowchart Program
Sumber : Hasil Penelitian Gambar III.7. Flowchart Program
3.6. Kontstruksi Sistem (Coding)
Pada bahasan ini dijelaskan tentang konstruksi sistem program secara detail, meliputi: Inisialisasi program, Pembacaan input, pemrosessan dan pengendalian output program.
3.6.1. Inisialisasi
.
Keterangan:
Sintaks program tersebut merupakan inisialisasi perangkat keras dengan memberikan symbol-symbol tertentu yang tujuannya memberikan kemudahan dalam pembuatan instruksi selanjutnya. Seperti #include <SPI.h> digunakan sebagai alat komunikasi kearduino dan #include <MFRC522.h> merupakan header dari library bawaan arduino dikarenakan perangkat arduino akan berkomunikasi dengan perangkat lainnya yaitu reader MFRC522, setelah dibuat header selanjutnya mendeklarasikan function SPI dengan nama variabel <SPI.h>, SPI disini terdiri dari MISO, MOSI, SCK, untuk pin MOSI pada reader
#include <SPI.h> #include <MFRC522.h> #define SS_PIN 10 #define RST_PIN 9 #define LED_G 4 #define LED_R 5 #define BUZZER 2 #define Relay 3 MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);
MFRC522 terhubung dipin 11 aduino, Pin MISO MFRC522 terhubung dipin 12 arduino dan SCK MFRC522 terhubung di pin 13 arduino.
Define SS_PIN 10 merupakan pin buat sinkronisasi data yang terhubung di pin 10 arduino. Sedangkan Define RST_PIN 9 digunakan untuk mengulang program dari awal terhubung di pin 9 arduino.
Define LED_G 4 digunakan untuk mendefinisikan variable LED Green yang terhubung di pin 4 arduino. Define LED_R 5 digunakan untuk mendefinisikan variable LED RED yang terhubung dipin 5 arduino. Define BUZZER 2 mendefinasikan variable Buzzer yang terhubung dipin 2 arduino. Define Relay 3 mendefinasikan variable relay yang terhubung dipin 3 arduino.
3.6.2 Input
Pada alat ini hanya mempunyai satu 2 input berupa sensor yang berfungsi sebagai media dibaca dan alat membaca ID unik RFID yang terhubung pada arduino, pengkodean akan dijelaskan dibawah ini :
Keterangan :
if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {
return; }
// Select one of the cards
if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {
return; }
//Show UID on serial monitor Serial.print("UID tag :");
Pada fungsi if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) adalah mengidentifikasi bahwa ada media yang akan dibaca. Selanjutnya media tersebut akan diseleksi di bagian if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) untuk dibaca ID unik yang ada dimedia tersebut dan Serial.print("UID tag :") berfungsi menampilkan ID unik media tersebut. Kemudian akan diproses oleh Arduino. Proses tersebut nantinya akan dijadikan sebuah output.
3.6.3 Main rogram
Pada bagian proses akan menentukan kondisi dimana ID yang bisa diakses dialat ini adalah 36 16 7E A5 dan 75 E2 8F 20. Jadi apabila yang didekatkan pada reader adalah ID yang terdaftar maka kondisi disini akan memberikan sinyal 1 atau hidup, Tetapi apabila yang didekatkan pada reader adalah ID yang tidak terdaftar maka kondisi disini akan memberikan sinyal 0 atau mati. Dan dibagian syntax tersebut bisa juga unuk mendaftarkan ID baru supaya bisa terhubung dengan alat ini
3.6.4 Output digitalWrite(LED_G, HIGH); tone(BUZZER, 500); delay(300); noTone(BUZZER); digitalWrite(Relay,HIGH); delay(5000); digitalWrite(LED_G, LOW); digitalWrite(Relay,LOW); if (content.substring(1) == "36 16 7E A5"|| content.substring(1) == "75 E2 8F 20" ) {
Penjelasan :
Output pada rangkaian ini dijelaskan bahwa ketika ada suatu kondisi proses ID yang terdaftar maka lampu hijau akan menyala dengan syntax digitalWrite(LED_G,HIGH) dimana pada pin lampu hijau mendapat sinyal 1 atau HIGH. Kemudian dilanjutkan menuju buzzer akan berbunyi 0,5 detik dengan keterangan tone(BUZZER,500) setelah itu lampu dan suara akan berhenti selama 0,3 detik. Selanjutnya akan diteruskan lagi menuju relay dengan kondisi sinyal HIGH atau sinyal 0.dimana relay akan memutus tegangan selama 5 detik yaitu dengan syntax digitalWrite(Relay,HIGH). Setelah selesai maka digitalWrite(LEG_G,LOW) lampu hijau akan kembali ke status 0 atau mati dan diteruskan digitalWrite(Relay,LOW) yang artinya relay kembali keposisi sinyal 1 atau dapat arus.
Tetapi apabila suatu kondisi dimana ID yang terbaca bukan ID yang terdaftar maka dalam program ini akan menunjukan digitalWrite(LED_R,HIGH) yaitu lampu LED warna RED akan menyala dan diikuti dengan tone(BUZZER,3000) yaitu buzzer akan menyala selama 3 detik, Kemudian program akan terjeda selama 1 detik, Setelah itu lampu LED RED dan buzzer akan kembali keposisi semula dengan kondisi LOW atau tidak menyala.
else { Serial.println(); digitalWrite(LED_R, HIGH); tone(BUZZER, 3000); delay(1000); digitalWrite(LED_R, LOW); noTone(BUZZER); }
3.7 Hasil Percobaan
Dalam percobaan yang penulis lakukan pada alat didapat sesuai hasil yang diharapkan berupa nilai hasil percobaan sensor dan proses kerja alat sesuai dengan fungsinya. Hasil percobaan terbagi menjadi 3 yaitu :
3.7. 1 Hasil Percobaan Input
Untuk memahami hasil percobaan input penulis membuat sebuah tabel. Dimana hasil percobaan berupa hasil pengukuran tegangan kerja pada alat dan hasil dari menggunakan beberapa media RFID.
Tabel III.2.
Hasil Percobaan Tegangan Kerja Pengukuran Tegangan Kerja
Nama Alat Hasil Pengukuran
Arduino 12 Volt
Reader RFID MFRC522 3.3 Volt Magnetic Doorlock 12 Volt
Pada pengukuran tegangan kerja yang dilakukan pada alat, penulis memberi tegangan input dari sebuah catu daya sebesar 12 volt dengan arus 2 ampere. Tegangan input pada rangkaian diberi input tegangan diatas tegangan kerja alat dengan tujuan agar alat dapat bekerja dengan stabil dan tidak kurang dari tegangan kerja. Dari tabel tersebut dapat diketahui bahwa Arduino, Reader RFID MFRC522 dan Magnetic Doorlock mendapatkan tegangan kerja yang sesuai. Pengukuran tegangan kerja adalah langkah yang penting agar alat dapat bekerja dengan optimal.
Tabel III.3. Hasil Percobaan Input
Pengujian Input Pada Reader RFID MFRC522
Media/Objek ID Objek
Hasil Pembacaan Kartu RFID Mifare (13,56 Mhz) 75 E2 8F 20 Di Terima Kartu RFID Mifare (13,56 Mhz) 2762242517 Di Tolak Kartu RFID Mifare (13,56 Mhz) 2762569541 Di Tolak Tag Gantungan Kunci RFID Mifare (13,56Mhz) 36 16 7E A5 Di Terima Kartu RFID Proximity (125 Khz) 5c370000 Di Tolak
Dalam pengujian Reader RFID MFRC522, Penulis melakukan uji coba dengan menggunakan Beberapa model RFID sebagai media untuk mengetahui ID yang bisa diterima atau tidak oleh sistem alat ini. Untuk mengetahui ID disetiap RFID penulisa menggunakan serial monitor yang terdapat pada software Arduino IDE 1.8.5 dan Reader RFID lain yang menggunakan frekuensi 125khz atau biasa disebut reader proximity.
Dari hasil yang terlihat pada tabel diatas dapat diketahuhui bahwa Reader RFID MFRC522 dapat bekerja sesuai perintah program pada Arduino yaitu mendeteksi adanya ID pada sebuah objek RFID yang bisa diterima atau ditolak pada program alat ini. .
3.7. 2 Hasil Percobaan Output
Untuk melihat hasil dari output rangkaian, percobaan output dilakukan dengan menggunakan Relay, LED dan Buzzer. Percobaan dilakukan dengan cara memdekatkan sebuah objek RFID pada Reader RFID MFRC522.
Tabel III.4. Hasil Percobaan Output
Hasil Percobaan Output
Media Lampu LED Buzzer
Kartu RFID Mifare (13,56 Mhz) Terdaftar
LED Green Menyala
Berbunyi 0,3 detik
Kartu RFID Mifare (13,56 Mhz) Tidak didaftarkan
LED RED Menyala
Berbunyi 3 detik Tag Gantungan Kunci RFID Mifare (13,56
Mhz) Terdaftar
LED Green Menyala
Berbunyi 0,3 detik
Kartu RFID Proximity (125 Khz) Tidak
Terdaftar Tidak Menyala
Tidak Menyala
Dari hasil percobaan pada tabel diatas dapat disimpulkan bahwa penggunaan Reader RFID MFRC522 sebagai Media Pembaca ID RFID pada objek yang didekatkan dapat bekerja dengan baik. Reader RFID MFRC522 bekerja normal pada Kartu RFID Mifare (13,56 Mhz) Terdaftar dengan notifikasi lampu green menyala dan buzzer berbunyi selama 0,3 detik. Sedangkan Reader RFID MFRC522 ini tidak akan bekerja secara normal apabila ada notifikasi lampu led menyala merah dan buzzer berbunyi selama 3 detik dikarenakan ID Kartu RFID Mifare (13,56 Mhz) Tidak didaftarkan. Selanjutnya Reader RFID MFRC522 ini tidak akan menghasilkan sebuah output apa-apa dikarenakan Kartu RFID Proximity (125 Khz) Tidak Terdaftar dengan kata lain bahwa Reader RFID MFRC522 ini dikhususkan untuk membaca objek RFID dengan Frekuensi 13,56 Mhz.
3.7. 3 Hasil Percobaan Keseluruhan
Dari hasil percobaan alat ini dapat disimpulkan bahwa pada keseluruhan alat maupun program yang dibuat bekerja dengan baik. Ketika objek RFID didekatkan pada Reader RFID MFRC522, sensor bekerja dengan baik dengan mengirimkan data kepada modul Arduino, kemudian mengirimkan notifikasi kepada lampu LED untuk menyala beserta buzzer berbunyi. Dari hasil proses yang dihasilkan apabila nilainya benar maka Arduino akan memberikan perintah kepada modul relay dan relay akan diteruskan kepada magnetic doorlock untuk dijadikan sebuah output, kemudian dalam jeda waktu 5 detik lampu LED, buzzer dan relay mati. Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa seluruh kerja rangkain dapat bekerja dengan baik.
